1420铝锂合金双光点激光焊接头成形

在对2 mm厚1420铝锂合金开展双光点激光焊接试验的基础上,研究了激光功率、焊接速度、离焦量等焊接参数和光点间距、排列位向角度、能量分配等双光点调节参数与焊接接头成形特征的关系;对比分析了单、双光点激光焊接参数和接头成形特点.结果表明,1420铝锂合金双光点激光焊接参数阈值范围较单光点激光窄;光点间距对接头成形的影响大小取决于光点能量分布;光点能量分布在40/60和60/40时,接头成形较好;光点位向由串行排列到并行排列过程中,接头正面熔宽增加,熔深减小.     

铝锂合金激光填丝焊接接头组织性能研究

利用激光填丝焊接方法对5A90铝锂合金薄板焊接头的组织性能进行了研究。结果表明:激光填丝焊接头的主要组织特征为细晶层和焊缝区大范围等轴晶,与激光焊接头类似,而不同之处表现为激光填丝焊接头的显微组织相对细化,柱状晶区范围相对减小。激光填丝焊缝区硬度HV0.2(925.7MPa)略低于激光焊缝区硬度(956.5MPa),但前者硬度分布更加均匀。激光填丝焊接头的抗拉强度稍低于激光焊接头,分别达母材的79.22%和73.03%,但其断后延伸率却显著高于后者,分别达母材的38.65%和20.38%。综上所述,5A90铝锂合金激光填丝焊接头的组织性能略优于激光焊接头,若使激光填丝焊接头的综合力学性能达到使用要求,不仅需要焊后热处理强化,还需要与母材匹配性更好的焊丝。     

焊后热处理对铝锂合金激光焊接头微观组织的影响

采用Nd:YAG激光对3 mm厚5A90铝锂合金薄板进行激光焊接,焊后对接头进行了固溶-时效处理,对热处理前后接头微观组织和显微硬度的分布进行了对比研究。研究结果表明,焊态5A90铝锂合金激光焊焊缝组织晶粒形态为等轴枝晶,未观察到强化相;经过焊后处理后,接头不同区域组织均呈现明显的晶界,焊缝金属晶粒形态转变为等轴晶,焊缝组织均匀性得到改善,并且焊缝金属晶粒内部弥散析出较多的δ'强化相。焊态下5A90铝锂合金激光焊焊缝的显微硬度低于母材,焊后热处理使焊缝金属中δ'强化相析出从而使焊缝的硬度显著提高。     

1420铝锂合金搅拌摩擦焊接力学性能

针对厚度为2.8 mm的1420铝锂合金进行搅拌摩擦焊接研究,了解搅拌摩擦焊工艺参数对接头组织和性能影响.结果表明,在优化焊接参数条件下,1420铝锂合金的搅拌摩擦焊接头抗拉强度和断后伸长率均能够达到母材的90%,并且较大的焊接热输入有利于进一步提高搅拌摩擦焊接头的强度系数.通过拉伸断口扫描及显微硬度观察,1420铝锂合金搅拌摩擦焊接头拉伸断口主要为准解理和韧窝断裂的复合断口,对比各个区域的显微硬度,焊缝区域硬度高于母材,且后退侧热力影响区硬度最高,而且搅拌摩擦焊接头中存在典型的"S"线特征.     

激光焊接工艺对铝锂合金T形接头微观组织的影响

以5A90铝锂合金T形接头为研究对象,在两侧分别进行激光焊,对焊后接头进行金相、SEM以及显微硬度测试,目的是为了探讨激光焊接工艺对5A90铝锂合金T形接头微观组织的影响。结果表明,5A90铝锂合金激光焊T形接头焊缝边缘存在狭窄的等轴细晶区(EQZ),向焊缝中心依次为柱状枝晶和等轴枝晶;焊缝金属中的析出相数量少于母材,且T形接头先施焊的一侧焊缝析出相数量高于后施焊侧的焊缝;合金元素Al、Mg含量在焊缝中心区从底部到顶部呈现先高后低的变化;焊缝中心硬度值由顶部到底部有所增加,由于后施焊焊缝的热处理作用,后施焊焊缝金属的硬度值高于先施焊焊缝。     

5052铝合金双光点激光焊接组织与性能

双光点激光焊接能够明显改善铝合金在激光焊接时容易产生气孔、咬边等焊接缺陷的情况且焊接过程稳定，是近几年焊接工作者研究较多的新兴焊接方法。在对5052铝合金进行双光点激光焊接工艺研究基础上，着重对2．0mm厚5052铝合金双光点激光焊接接头组织与性能进行了研究。观察了单、双光点激光焊接接头组织，并测试了焊接接头各区域的显微硬度及室温拉伸力学性能，观察了断口形貌。结果表明，双光点激光焊接接头组织得到细化，接头各区域硬度高于母材，但低于单激光焊接接头。焊接接头抗拉强度略高于单激光焊接接头及母材，断后伸长率相差不大。     

铝锂合金1420交流CMT焊接工艺及接头性能研究

采用交流CMT焊接方法对1420铝锂合金薄板进行了焊接试验,使用光学显微镜观察了焊接接头不同部位的显微组织,测试了接头横截面不同位置沿水平方向的显微硬度,并通过拉伸试验测定了焊接接头的力学性能。结果表明,焊缝成形良好,表面有少量气孔;焊缝区组织较母材粗大,熔合线附近出现了细晶区,未出现热裂纹;焊缝区域的显微硬度均低于母材,接头有软化现象;接头的抗拉强度和屈服强度均比母材低,熔合线附近是焊接接头的薄弱区域。     

激光填丝焊接铝锂合金T型接头的组织和力学性能

以铝锂合金2A97(底板)/2099(筋板)T型接头为研究对象,采用ER5356铝镁焊丝进行激光填丝焊接,分析了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:接头的平均抗拉强度为425 MPa,达到2A97-T3母材抗拉强度的93%。T型接头首先在焊趾起裂,然后沿熔合线扩展,最终断在底板,呈穿晶断裂的特征。焊缝区硬度值在70~90 HV之间,比母材硬度低。焊缝区域晶粒形态主要有细等轴晶、柱状晶和等轴晶,其中细等轴晶主要在在熔合区靠近焊缝侧形成;焊缝中心等轴晶区的第二相粒子分别在晶间和晶内出现,并伴随明显的铜偏析现象。     

5A90铝锂合金电子束焊接接头显微分析

采用真空电子束焊对5A90铝锂合金进行焊接,用光学显微镜和扫描电镜对接头显微组织进行观察,并对接头横截面的显微硬度进行测试。研究结果表明,5A90铝锂合金电子束焊接头的焊缝的组织由等轴晶和等轴枝状晶组成,晶界和枝晶界分布着大量α+δ(AlLi)共晶组织和少量α+δ(AlLi)+T(Al_2MgLi)的三元共晶组织,热影响区与焊缝之间存在一层等轴细晶区。电子束流的增大,会导致焊缝晶粒粗化,晶界的共晶组织粗化并逐渐连成网状,晶粒内球状共晶相数量减少。显微硬度测试结果表明,接头焊缝区的显微硬度低于热影响区和母材,电子束流的增大会导致焊缝的显微硬度降低。     

焊后热处理对铝锂合金电子束焊接头组织与性能的影响

对2090铝锂合金电子束焊接头进行焊后热处理,热处理工艺为530℃固溶0.5h+190℃时效12h。结果发现,焊接接头的抗拉强度由焊态下的331MPa提高到热处理后的415MPa,焊后热处理使接头的强度大大提高。金相组织观察表明,铝锂合金电子束焊接头经过热处理后焊缝晶粒形貌由焊态下的等轴树枝晶转变成等轴晶,并且在晶粒内部和晶界处析出细小的强化相。XRD相结构分析显示接头焊缝中的强化相主要为δ′(Al3Li)、T1(Al2CuLi)、β′(Al3Zr)等。TEM观察证实,热处理后2090铝锂合金接头焊缝中析出了多量的球状δ′相和针状T1相。拉伸断口分析表明,铝锂合金电子束焊接头在焊态下为带韧窝的穿晶断裂,经过热处理后接头断裂模式转变为沿晶断裂。     

TWIP钢TIG焊接接头的组织与性能

研究了TWIP(21Mn24Cr5Ni2Al2Si)钢冷轧板手工TIG焊接后的焊接接头组织和力学性能。结果表明,焊接接头和母材组织均为单一奥氏体,且不形成孪晶,拉伸后的组织有少量形变孪晶。母材的抗拉强度和显微硬度远高于焊接接头,母材伸长率略低于焊接接头;母材断口为准解理断裂,无缩颈;焊接接头为韧窝型韧性断裂,有明显缩颈。母材和焊接接头的性能有巨大差异,且TWIP效应不明显,有必要对其整体进行固溶处理。     

激光焊接热输入对Ti2AlNb合金组织性能的影响

研究激光焊接热输入对Ti-22Al-27Nb(at%)合金焊缝成形和力学性能的影响,利用OM、SEM、XRD和TEM等手段对焊接接头的显微组织特征进行了分析,并探讨了焊后热处理对焊接接头组织性能的影响。结果表明,连续激光焊接可以获得无缺陷、成形良好的焊接接头。焊缝区域组织主要为柱状的B2相,柱状晶的生长方向垂直于熔合线。焊缝和热影响区的显微硬度要高于母材,焊缝的平均显微硬度最高。随着热输入的增加,焊接接头的室温抗拉强度增加,但是焊接接头的延伸率较低。焊接接头650℃高温强度为母材的71%~75%,塑性则仅为母材塑性的40%左右。经过焊后热处理,焊缝由B2+O相组成。O相增多使得焊缝的室温强度略有提高,且提高了650℃高温拉伸性能,高温抗拉强度最高可达母材的87.5%。     

热成形硼钢激光焊接与电阻点焊接头性能对比研究

分别采用CO2激光焊接系统和中频伺服电阻点焊设备,对超高强度热成形硼钢进行了焊接试验,测试了接头的抗剪切强度和显微硬度,观察了焊缝显微组织。结果表明：两种焊接方式均能获得成形良好的焊接接头,焊缝组织基本为马氏体,显微硬度与母材相当,激光焊缝的马氏体组织明显更细化、抗剪切强度也更高。     

活性剂对激光-电弧复合焊接的影响

提出了激光-电弧复合活性焊接法,以提高小功率激光-电弧复合焊接的熔深.在待焊不锈钢表面涂覆一层活性剂,然后进行激光-电弧复合焊接.研究了工艺参数对焊缝成形性的影响,并对焊接接头的组织性能进行了分析.结果表明,涂覆活性剂后可以使复合焊接的熔深增加,并且可以细化复合焊焊缝组织.复合焊接头与复合活性焊接头的显微硬度变化规律一致.复合活性焊接头的抗拉强度较高,达到母材抗拉强度的92%.复合活性焊接头的腐蚀速率低于复合焊接头的腐蚀速率,具有良好的耐蚀性能.     

Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析

采用电子束焊,对空冷器管箱Incoloy 825镍基高温合金进行对接焊试验. 通过对焊接接头的组织观察,并结合拉伸力学性能以及接头的冲击韧性等试验,分析镍基高温合金电子束焊接头的组织和力学性能. 结果表明, 采用电子束焊焊接镍基高温合金可以得到良好的焊接接头,焊缝区组织由大片等轴晶和少量柱状晶组成;焊缝区没有出现明显的元素烧损现象;焊缝、热影响区硬度达到母材硬度值;焊缝接头抗拉强度达到600 MPa,接近母材抗拉强度,接头断裂形式为韧性断裂;焊缝和热影响区的冲击吸收能量高于母材区,其中焊缝区的冲击吸收能量达到了262 J,冲击断口形貌为韧窝状.     

10Ni3CrMoV钢CO2激光多层焊的接头组织与性能

与传统电弧焊相比,激光焊接厚板优势明显。采用纯激光焊和激光电弧复合焊等多道焊接技术实现了28 mm厚10Ni3CrMoV钢的高效焊接,采用光学显微镜分析焊缝、热影响区和焊缝重叠区的组织,激光复合焊缝组织主要为针状铁素体,纯激光焊缝、粗晶区和细晶区组织主要为板条马氏体,激光复合焊缝重叠区组织为粒状贝氏体+马氏体,纯激光焊缝和激光复合焊缝重叠区组织为马氏体+少量粒状贝氏体。测试了焊接接头的力学性能,结果表明,激光复合焊缝金属的冲击韧性较高,焊接接头的抗拉强度和屈服强度与母材相当,延伸率略小于母材,焊接接头的最大硬度小于360 HV,弯曲性能合格。     

热冲压高强钢电阻+激光组合点焊工艺

为避免热冲压高强钢电阻点焊在热输入较大时产生飞溅和满足激光点焊装配要求,提出一种将电阻点焊和激光点焊组合的新焊接工艺方法.通过电阻+激光组合点焊工艺获得了热冲压高强钢焊接接头,分析了接头各区域的显微组织、显微硬度分布、力学性能,并分析了断裂模式及其断裂机理.结果表明,电阻+激光组合点焊接头明显分为电阻焊接区和激光焊接区.母材和激光焊核区硬度值较大,与回火区对应的软化区硬度值下降约60％,激光环外侧软化区为拉剪断裂薄弱环节.此种组合工艺获得的焊接接头相对于单独电阻点焊或激光点焊强度和韧性都有明显提高.     

选区激光熔化增材制造In718合金的激光焊接性能

采用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和力学性能试验等研究了选区激光熔化(SLM)In718合金的激光焊接接头的组织和性能。结果表明:SLM In718合金的激光焊接接头的宏观质量较好,没有发现冶金缺陷的存在。未热处理时,In718合金的SLM构件的组织主要由奥氏体柱状晶及奥氏体柱状晶之间的共晶组织构成,柱状晶的平均尺寸约为5μm×2μm;激光焊接SLM构件的焊缝组织主要由奥氏体柱状晶及奥氏体柱状晶之间的共晶组织构成,柱状晶的平均尺寸约为25μm×5μm;焊缝区显微硬度均值约282 HV,是SLM母材均值335 HV的84.2%;不同厚度焊接试样的抗拉强度为970~983 MPa(均达到SLM母材95%以上),伸长率为20.2%~22.6%(为SLM母材65%以上);固溶+时效处理后,焊接试样抗拉强度均值为1412 MPa(约为SLM母材的98.9%),伸长率均值为13.5%(约为SLM母材的93.7%),与未热处理相比,SLM母材和焊缝显微硬度值分别提高了55.2%和77.3%。     

工业纯钛光纤激光-MIG复合焊接工艺及性能

采用光纤激光与熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG焊)复合焊接工业纯钛,分别对激光焊、MIG焊和复合焊接头的焊缝表面成形、横断面进行了观察,并进行了激光焊和复合焊接头的拉伸试验及杯突试验.结果表明,复合焊的电弧稳定性比MIG焊显著提高,焊接速度可提高7倍;复合焊与激光焊接头的抗拉强度高于母材;复合焊接头的杯突值优于激光焊接头的杯突值,这是因为复合焊焊缝的微观组织有利于接头的塑性.因此,采用光纤激光-MIG电弧复合焊接方法很好地实现了工业纯钛的高速焊接,焊缝成形良好,接头的塑性优于单一激光焊的塑性.

Abstract：

Fiber laser-metal inert gas (MIG) arc hybrid welding was used to weld the commercial pure titanium (CP-Ti). The weld appearance, cross section, tensile strength, Erichsen value and microstructure of the CP-Ti welded joints were studied. The results show that the arc stability is substantially improved and the welding speed can be increased to 7 times by fiber laser-MIG hybrid welding. The welded joints by laser welding and the hybrid welding exhibit the higher ultimate tensile strength than those of the base metal. In addition, the welded joint by the fiber laser-MIG hybrid welding has higher Erichsen values than that by laser joints. The difference in plasticity is attributed to the microstructure changes in the welded joint of hybrid welding. Thus, the fiber laser-MIG hybrid welding of CP-Ti can be carried out suecessfully at higher welding speed with a good combination of weld bead appearance and plasticity.